まず最初に言っておきますが、昨年、私が製鉄所の操業管理者から「スラグの粉砕に油圧粉砕バケットを使用できますか?」という質問に初めて答えたとき、私は慎重に答えなければならないと思っていました。油圧破砕バケットのサプライヤーとして、私は建設チームや産業チームが最も丈夫な材料に適切なアタッチメントを適合させるのを何年も支援してきました。スラグはグレーゾーンに分類される材料の 1 つです。見た目は普通の岩石ですが、圧力を受けるとまったく異なる挙動を示します。過去 12 か月間、私たちは 3 社の鉄鋼生産者と協力して、スラグの山で当社の装置をテストしてきました。そこで今日は、油圧破砕バケットがどのようにスラグを処理するか、何に注意すべきか、そしてセットアップを適切に機能させる方法を正確に説明したいと思います。
まず、「スラグ」というときの意味を明確にしましょう。工業用スラグのほとんどは製鉄で発生し、溶融金属中の不純物が表面に浮き上がり、冷却後に固まって緻密なガラス状または結晶質の塊になります。製造プロセスに応じて、スラグは多孔質で軽量の塊（粗い砂利に似たもの）から、ほぼ鉄筋コンクリートのような粘稠度を備えた固体の岩のように硬いブロックまで多岐にわたります。鉱物組成が均一である花崗岩や石灰岩とは異なり、スラグはばらつきがあることが多く、ある塊は手の中で砕け、別の塊は鉄のハンマーで欠けてしまう可能性があります。この不一致が処理を難しくしており、多くのオペレーターが既存の油圧破砕バケットが機能するかどうか疑問に思っている理由です。
油圧破砕バケットの仕組みの基本から始めましょう。それがスラグを処理できるかどうかの基礎となるからです。標準的な掘削機の粉砕バケット (はい、これらを販売しています。詳細はここで読むことができます:掘削機破砕バケット）は掘削機のアームに直接取り付けられ、機械の油圧力を使用してバケット内の 2 つの逆回転ジョーまたはローラーを駆動します。バケットの移動に伴ってジョーが材料をクランプし、モデルに応じて 20 ～ 100 mm の仕様に減少します。そのほとんどは、最大 150MPa の圧縮強度の硬岩に耐えられるように作られており、これは当社の厳格な社内試験と実際の現場データで確認されています。
さて、大きな疑問は、スラグはその強度範囲内にあるのかということです。答えは単純な「はい」か「いいえ」ではありません。鉄鋼スラグは、その年齢と組成に応じて、通常 80MPa から 180MPa の圧縮強度を持っています。水で急冷した新鮮な高温スラグは多孔質になり、強度が 80MPa 近くになりますが、数か月または数年間山の中に放置された古いスラグは 150MPa 以上に硬化することがあります。これは多くの油圧式破砕バケットにとってまさに最適な点ですが、問題は材料の研磨特性です。スラグにはシリカと金属酸化物が多く含まれており、通常の岩石よりもはるかに早く金属部品が摩耗します。オハイオ州の顧客が当社の標準的な掘削機用ロッククラッシャーバケットを使用しようとしたとき、私はこの教訓を苦労して学びました (ここにリンク:掘削機用ロッククラッシャーバケット）昨年未改質炉スラグについて。花崗岩の加工には平均 120 時間かかるのに対し、ジョー ライナーはわずか 40 時間の使用で交換する必要がありました。このセットアップを検討している場合、これは言及すべき重要な詳細です。圧縮強度だけでなく摩耗も主要な要素です。
では、油圧式破砕バケットがスラグ破砕に使用できるという証拠は何でしょうか?私たちが昨年提携した鉄鋼メーカー 3 社を見てみましょう。 1 つ目はペンシルバニア州にある工場で、道路の基礎として使用するには破砕する必要がある 15 年前のスラグの山を使用していました。彼らは私たちのディガーバケットクラッシャーをレンタルしました（詳細はこちらをご覧ください：ディガーバケットクラッシャー) 2 か月のプロジェクト。当初の予想では 5,000 トンのスラグを処理する予定でしたが、最終的には 7,200 トンのスラグを粉砕し、50 時間の稼働ごとにライナーの交換のみが予定されていました。私たちが行った主な調整は、ジョーに岩石に最適な標準的なマンガン鋼ではなく、硬化鋼ライナーを指定することでした。 2 番目の顧客であるアラバマ州のミニ工場は、金属片をリサイクルするために炉のスラグを粉砕する必要がありました。彼らは当社の標準的なロッククラッシャーバケットを使用しましたが、バケットの出口に磁気格子を追加して、金属を粉砕するときに分離しました。そのセットアップは完璧に機能し、固定式破砕機を使用していたら失われたであろう追加の 8 トンの金属を回収することができました。 3 番目はミシガン州の建設会社で、古い製鉄所を取り壊しており、スラグと建物の瓦礫の両方を同時に処理する必要がありました。彼らは当社の建設廃棄物破砕バケットを使用しました (リンクはこちら:建設廃棄物破砕機バケット) - コンクリート、木材、金属などの混合材料を処理するように設計されたモデル。スラグは問題なく破砕され、別々の廃棄物の流れを別の埋め立て地に運ぶ必要性が減りました。
ちょっと待ってください、でも注意点がありますよね？すべてのスラグ山が油圧破砕バケットで機能するわけではありません。それが適切に適合するシナリオと、適切に適合しないシナリオの概要を説明しましょう。まず、うまく動作する場合:
- 古くなった冷却されたスラグを処理します (高温の新鮮なスラグではありません。高温のスラグは作動油と反応し、掘削機のシステムに損傷を与える可能性があります)。
- 輸送コストを避けるために現場でスラグを粉砕する必要がある場合。固定式破砕機は輸送費と設置費が高いため、油圧式破砕バケットを使用すると、機械を直接スラグの山に移動させながら破砕することができます。
- 混合材料の加工が必要な場合。プロジェクトに古い鉄鋼施設の解体が含まれる場合、クラッシャー バケットを使用すると、スラグ、コンクリート、鉄筋をすべて 1 回のパスで処理できるため、複数のアタッチメントを使用する必要がなくなります。
- 出力仕様が柔軟な場合。ほとんどのクラッシャー バケットは 20 mm ～ 100 mm の材料を生成します。これは、道路の基礎、建設の埋め立て、または金属のリサイクルに最適です。
理想的ではない場合:
- 非常に高強度のスラグ（180MPa以上）を処理する場合。これはまれですが、特殊な合金鋼の製造から生じる一部のスラグはこの強度に達する可能性があり、バケットの部品がすぐに摩耗してしまいます。
- 非常に一貫性のある優れた出力が必要な場合。クラッシャー バケットは、精密製造ではなく、現場での処理用に設計されているため、最終製品には、固定式のコーン クラッシャーで得られるものよりも大きな塊が含まれる可能性があります。
- 高温の未急冷スラグを扱う場合。当社では常に、クラッシャーバケットなどの機器でスラグを処理する前に、少なくとも 72 時間かけてスラグを冷却するようお客様にアドバイスしています。高温のスラグは有毒なフュームを放出する可能性もあり、これは安全上のリスクとなります。
もう 1 つ考慮すべき点は、掘削機の互換性です。油圧破砕バケットが効果的に動作するには、一定量の油圧流量と圧力が必要です。多くの建設資材よりも密度が高いスラグの場合は、通常の岩石に使用するものよりもわずかに高い流量を備えたクラッシャー バケットが必要になります。たとえば、当社の 20 トン掘削機クラッシャー バケットは、最小流量 80 リットル/分で動作しますが、スラグの場合、十分な粉砕力を得るために 1 分あたり 90 ～ 100 リットルを推奨します。掘削機にそのような流れがない場合は、油圧アップグレード キットを追加できますが、コストが増加するため、予算を立てるときにそれを考慮することが重要です。
メンテナンスについてもお話したいと思います。なぜなら、多くのオペレーターがクラッシャーバケットとスラグに関して間違っているのはメンテナンスです。ジョーライナーは、岩石の場合は 50 時間ごとに検査するのに対し、スラグを処理する場合は 20 時間使用ごとに検査することをお勧めします。スラグには研磨性があるため、ライナーの摩耗が早くなり、損傷したときに交換しないと、不均一な粉砕が発生し、より高い電力が使用され、さらにはバケットの内部ギアが損傷する可能性があります。また、使用後に毎回バケットを洗浄して、可動部品に閉じ込められ、時間の経過とともに摩耗を引き起こす可能性のある小さなスラグ粒子を除去することをお勧めします。ある顧客は、シフトごとに高圧洗浄機を使用してバケツを洗浄したところ、週に 1 回洗浄していたオペレーターと比較してライナーの寿命が 20% 延びたと語っていました。
次に、油圧破砕バケットを他のスラグ破砕オプションと比較して、全体像を把握します。固定式ジョークラッシャーは、大きなスラグの山には従来の選択肢ですが、セットアップ時間、輸送、さらには複数の機器 (フィーダー、コンベア) が必要となる場合があります。一方、クラッシャー バケットは、必要に応じてジョブを切り替えることができる単一のアタッチメントです。小規模から中規模のスラグの山 (10,000 トン未満) の場合、多くの場合、定置式破砕機をレンタルするよりも破砕機バケットの方がコスト効率が高くなります。大きな杭の場合は、固定クラッシャーの方がまだ優れている可能性がありますが、クラッシャーバケットを事前破砕に使用して、固定ユニットに送られる前に材料のサイズを小さくすることで、固定機器の摩耗も軽減できます。
また、近年の傾向として、リサイクル建設資材の需要が高まるにつれて、道路基盤用のスラグを処理するために油圧式破砕バケットを利用する鉄鋼メーカーが増えていることにも気づいています。スラグは、緻密で安定しており、有機物質を含まないため、道路基盤として天然岩に代わる優れた代替品です。つまり、よく圧縮され、時間が経ってもずれません。現場でスラグを粉砕することにより、生産者は廃棄物処理費用を削減しながら、天然骨材の数分の一のコストで粉砕した材料を販売することができます。それは生産者と建設会社の両方にとってwin-winです。
しかし、問題は、スラグの山はそれぞれ異なるということです。私はいつもお客様に、油圧破砕バケットが特定のスラグに適しているかどうかを知る最良の方法は、少量のサンプルでテストすることであると伝えています。当社ではクラッシャー バケットのテスト レンタルを提供しているため、購入する前に 10 ～ 20 トンのスラグ サンプルを現場に持ち込み、バケットに通してそのパフォーマンスを確認することができます。これが、ペンシルベニア州の製鉄所の顧客の始まりでした。彼らは、自社のスラグの小さな山でバケットをテストし、ライナーの磨耗が予想予算内であることがわかり、最終的にプロジェクト全体をレンタルしてから、昨年独自のバケットを購入しました。
スラグを扱っていて油圧式破砕バケットを検討している場合は、成功に向けて準備が整っているかどうかを確認するための簡単なチェックリストを以下に示します。
- まずスラグの強度をテストしてください。施設で簡単な圧縮テストを行うことも、分析のためにサンプルを材料ラボに送ることもできます。 150MPa未満の場合は、硬化ライナーを備えた標準的なクラッシャーバケットが使用できます。
- バケットを掘削機の油圧仕様に合わせてください。高密度のスラグを処理する際には、掘削機にバケットを駆動するのに十分な流量と圧力があることを確認してください。そうでない場合は、低流量掘削機で動作する頑丈なモデルについてお問い合わせください。
- ライナーのメンテナンスを計画します。スラグの研磨性に応じて、稼働時間 40 ～ 60 時間ごとにライナーを交換する予算を立ててください。
- 処理する前にスラグを冷却してください。熱いスラグを扱う作業は絶対に行わないでください。安全上の危険があり、バケットや掘削機を損傷する可能性があります。
結局のところ、「油圧式破砕バケットはスラグ破砕に使用できますか?」という質問に対する答えが得られます。適切なモデルを選択すれば、スラグの固有の特性を調整し、メンテナンスの計画を立てることができます。私たちは実際のプロジェクトでそれを証明しており、数十のお客様が廃棄スラグを貴重な資源に変えるのを支援してきました。
油圧粉砕バケットを使用したスラグ粉砕のオプションを検討する準備ができている場合は、私たちがお手伝いします。当社は、お客様のスラグの種類、掘削機の仕様、プロジェクトの規模に基づいてカスタムの推奨事項を提供し、お客様の作業に適しているかどうかを確認するためにテストレンタルを手配することができます。お客様のニーズについて話し合い、カスタマイズされたソリューションを得るために、遠慮せずに当社のチームにご連絡ください。
参考文献
- 建設機械協会（2022年）。産業資材用油圧アタッチメント性能ガイドライン。ロンドン：CEA出版。
- アメリカ鉄鋼協会。 （2021年）。スラグの処理とリサイクルのベストプラクティス。ワシントン DC: AISI。
- 鉱山および採石技術。 （2023年）。研磨材用クラッシャーバケットライナーの耐摩耗性。第 12 号、45 ～ 52 ページ。
- 労働安全衛生局 (OSHA)。 （2020年）。工業用スラグおよび溶融材料の安全な取り扱い。ワシントン DC: 米国労働省。